Los Gemelos Digitales se presentan como una tecnología disruptiva en la simulación y análisis de procesos industriales, capaz de exprimir al máximo los beneficios de la transformación digital de planta, una transformación en el ya se encuentran involucradas muchas empresas y que se intensificará en los próximos años. Los Gemelos Digitales son representaciones digitales “vivas” de dispositivos y procesos que componen una factoría, conectadas con el sistema real al que representan mediante “Sistemas Ciberfísicos” (CPS). Con la información en directo de planta, el histórico de operaciones y mantenimiento, y la aplicación de técnicas de Machine Learning, es posible obtener un modelo de alta precisión cuyo comportamiento se asemeja fielmente al del sistema real. En consecuencia, conseguimos un entorno protegido y seguro para la experimentación, pudiendo detectar problemas antes de que ocurran, planificar tareas de mantenimiento evitando paradas inesperadas, construir nuevos escenarios de funcionamiento más eficientes (OEE), desarrollar nuevas oportunidades de negocio y nuevos planes de fabricación, o incluso realizar previsiones a futuro. Sin embargo, el Gemelo Digital es todavia un concepto de desarrollo que, además presenta diversas barreras tecnológicas para su adopción en el tejido industrial. Por un lado, existe una dificultad técnica para monitorizar masivamente y digitalizar procesos en la industria, con gran variedad de equipos, sistemas legados aislados, buses de campo, protocolos propietarios, así como una estricta arquitectura de integración y automatización industrial. Por otro lado, los sistemas utilizados actualmente en la industria son incapaces de almacenar y tratar los volúmenes de datos necesarios para crear y evolucionar los Gemelos Digitales, que realmente representen el comportamiento de los elementos físicos, y no sólo sus características y su estado. Esto está unido a la complejidad tecnológica que requiere el ir más alla de las representaciones digitales y avanzar hacia escenarios de manejo de múltiples copias digitales simultáneas, con mayor capacidad de evaluar escenarios alternativos. El concepto de Gemelos Digitales aún presenta barreras tecnológicas para su completo desarrollo, y que por tanto no permiten su adopción en el tejido industrial en general y en el de la Comunidad Valenciana en particular. Por un lado, existe una dificultad técnica para monitorizar masivamente y digitalizar procesos en la industria, con gran variedad de equipos, sistemas legados aislados, buses de campo, protocolos propietarios, así como una estricta arquitectura de integración y automatización industrial. Por otro lado, los sistemas utilizados actualmente en la industria son incapaces de almacenar y tratar los volúmenes de datos necesarios para crear y evolucionar los Gemelos Digitales, que realmente representen el comportamiento de los elementos físicos, y no sólo sus características y su estado. Esto está unido a la complejidad tecnológica que requiere el ir más allá de las representaciones digitales, y avanzar hacia escenarios de manejo de múltiples copias digitales simultáneas, con mayor capacidad de evaluar escenarios alternativos.

El proyecto DIGITAL TWINS comenzó en 2017 centrándose en estas barreras tecnológicas, mediante la utilización de los últimos avances en tecnologías del Internet de las Cosas Industrial (IoT) y en técnicas de aprendizaje basadas en Big Data. – Digitalización de planta “deploy & forget” Mediante la aplicación de IoT y los Sistemas Ciberfísicos (CPS),ITI está trabajando en una prueba de concepto de un sistema plug & play para digitalizar elementos en planta (maquinaria antigua y moderna, herramientas, personas, productos…) de forma ágil y minimamente intrusiva. Este sistema, bautizado como «CPS deploy & forget», está especialmente diseñado para una puesta en marcha rápida y sencilla, sin necesidad de infraestructuras de comunicaciones y energía, y para una integración transparente con los sistemas de planta mediante las nuevas arquitecturas y protocolos de Industria 4.0. El sistema utiliza técnicas de fog-computing para absorber toda la complejidad que suponen las tareas de diagnóstico y mantenimiento de estos equipos y sus redes de comunicación, así como un sistema simplificado para configuración y puesta en marcha. De esta forma, desplegar este sistema en distintas ubicaciones para realizar auditorías puntuales, o monitorización continua para alimentar los Gemelos Digitales deja de suponer un problema de tiempo y recursos humanos, y el nivel de digitalización de planta puede incrementarse de forma significativa. Su potencia reside en los “digitalizadores”, unos elementos inteligentes y autónomos que no requieren de infraestructuras de comunicaciones propias, ya que los propios nodos presentan la capacidad de auto-organizarse entre ellos y resolver muchos de los problemas de mantenimiento que hasta ahora debía resolver el personal de planta. Estos digitalizadores disponen de un conjunto de sensores integrados para medir distinto parámetros como temperatura, humedad, vibración o consumo energético, pero además permiten la conexión de sensores, actuadores e interfaces adicionales, lo que extiende su uso prácticamente a cualquier operación necesaria en industria. – Big Data Analytics para la construcción de Gemelos Digitales Un requisito para la construcción de un Gemelo Digital es utilizar todos los datos que se encuentren disponibles. Este hecho requiere la aplicación de tecnologías Big Data Analytics, para gestionar eficientemente los datos en tiempo real, combinados junto con la información histórica y de contexto ( logística, ventas, almacén, entorno). Por otra parte, para la creación del modelo predictivo que fundamentoa un Gemelo Digital, es necesario la aplicación de técnicas punteras en el ámbito del Machine Learning. El sistema consigue no sólo modelar fielmente el proceso o maquinaria representado sino también usar los datos registrados en aras de mejorar los procesos productivos, evaluar nuevos planes de producción, realizar mantenimiento predictivo o analizar nuevas configuraciones de planta, todo ello sin alterar el funcionamiento real de la máquina. En esta prueba de concepto ha participado también la empresa valenciana SPB, donde se ha realizado el modelado y evaluación de diversos procesos productivos reales. A partir de los resultados alcanzados en ambas líneas de trabajo, durante 2019 se desarrollará un piloto real de Gemelo Digital en una empresas colaboradora. En dicho piloto se desplegarán los sistemas de digitalización masiva en planta (“CPS deploy & forget”) que se integrarán con el módulo de Big Data.